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Hastelloy X
鎳基變形高溫合金
美國牌號：HastelloyX/UNS NO6002
中國牌號：GH3536/GH536/GH22/GH334/GH739/SG-5
法國牌號：NC22FeD
德國牌號：NiCr22FeMo
英國牌號：Nimonic PE13
一、HastelloyX 概述
HastelloyX是主要用鉻和鉬固溶強化的一種含鐵量較高的鎳基高溫合金，具有良好的抗養(yǎng)化和耐腐蝕性能，在900℃以下有中等的持久和蠕變強度，冷、熱加工成型性和焊接性能良好。使用于制造航空發(fā)動機的燃燒室部件和高溫部件，在900℃以下長期使用，短時工作溫度可達1080℃。供應(yīng)的主要品種有板材、帶材、管材、棒材、鍛件、環(huán)形件和精密鑄件。
1.1 HastelloyX 材料牌號 HastelloyX
1.2 HastelloyX 相近牌號 GH3536,GH536,GH22,GH334,GH739,SG-5(中國)，
UNS NO6002，NC22FeD（法國）， NiCr22FeMo（德 國），Nimonic PE13（英國）
1.3 HastelloyX 材料的技術(shù)標準
1.4 HastelloyX 化學(xué)成分 見表1-1。
表1-1 %
C
Cr
Ni
Co
W
Mo
Al
Ti
Fe
B
Cu
Mn
Si
P
S
不大于
0.05～0.15
20.5～23.0
余量
0.50～2.50
0.20～1.00
8.0～10.0
≤0.50
≤0.15
17.0～20.0
0.010
0.50
1.00
1.00
0.025
0.015
注：B按計算量加入、不分析。
1.5 HastelloyX 熱處理制度 板材和管材：1130～1170℃，快速空冷或水冷；棒材和環(huán)形件檢驗試樣：1175℃±15℃，空冷或更快冷卻；帶材：1065～1105℃，快速冷卻。
1.6 HastelloyX 品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài) 供應(yīng)δ0.5～4.0mm的板材，δ0.05～0.8mm的帶材，外徑4～20mm、壁厚1.0～2.0mm的管材，直徑0.2～10.0mm的焊絲，直徑≤300mm的棒材和各種直徑及壁厚的環(huán)形件以及不同形狀和尺寸的精密鑄件。板材、帶材和管材經(jīng)固溶處理和酸洗后供應(yīng)，帶材也可呈冷軋狀態(tài)供應(yīng)；焊絲以硬態(tài)、半硬態(tài)、固熔加酸洗、光亮固溶處理狀態(tài)成盤交貨，也可以直條交貨；棒材和環(huán)形件不經(jīng)熱處理交貨。精密鑄件于鑄造狀態(tài)供應(yīng)。
1.7 HastelloyX 熔煉與鑄造工藝 采用電弧爐加電渣或非真空感應(yīng)爐加電渣重熔工藝。生產(chǎn)鑄件則采用感應(yīng)爐重熔母合金后澆注于加熱的模殼內(nèi)，澆注速度以快些為好。
1.8 HastelloyX 應(yīng)用概況與特殊要求 該合金在國外航空發(fā)動機和民用工業(yè)中獲得了極為廣泛的應(yīng)用，我國主要用于制造燃燒室部件和熱端部件以及蜂窩結(jié)構(gòu)等。合金在高溫下長期使用后有一定的時效硬化現(xiàn)象。
二、HastelloyX 物理及化學(xué)性能
2.1 HastelloyX 熱性能
2.1.1 HastelloyX 熔化溫度范圍 1295～1381℃[1]。
2.1.2 HastelloyX 熱導(dǎo)率 見表2-1。
2.1.3 HastelloyX 比熱容 見表2-2。
2.1.4 HastelloyX 線膨脹系數(shù) 見表2-3。
2.1.5 HastelloyX 合金鑄件的熱擴散率 見表2-4。
表2-1[1]
θ/℃
100
200
300
400
500
600
700
800
900
λ/（W/（m·℃））
13.38
17.97
20.27
22.40
24.62
26.79
29.05
31.14
33.44
表2-2
θ/℃
17
100
200
280
408
500
600
700
800
900
c/(J(kg·℃))
372.6
372.6
389.4
456.4
427.1
452.2
464.7
515.0
535.9
561.0
表2-3[1]
θ/℃
20～100
20～200
20～300
20～400
20～500
20～600
20～700
20～800
20～900
α/10-6℃-1
12.1
12.5
13.4
14.0
14.3
14.8
15.5
15.8
16.1
2.2 HastelloyX密度 ρ=8.28g/cm3[1]。
2.3 HastelloyX電性能 電阻率見表2-5。
表2-4
θ/℃
24
100
300
400
500
600
700
800
900
Q/（10-6m2/S））
2.78
3.06
3.68
3.64
4.36
4.32
4.38
4.91
5.23
2.4 HastelloyX磁性能 合金無磁性。
2.5 HastelloyX化學(xué)性能
2.5.1 HastelloyX抗kangyang性能 合金在空氣介質(zhì)中試驗100h后的氧化速率見表2-6。
表2-5[1]
θ/℃
100
200
300
400
500
600
700
800
900
p/（10-6Ω.M））
1.18
1.20
1.21
1.22
1.24
1.25
1.26
1.27
1.29
表2-6[1]
θ/℃
700
800
900
1000
1100
氧化速率/（g/(m2·h））
0.0023
0.060
0.117
0.200
0.611
三、HastelloyX力學(xué)性能
HastelloyX技術(shù)標準規(guī)定的不同品種的力學(xué)性能見表3-1。
表3-1
品種
室溫拉伸性能
815℃持久性能
性能
σP0.2/MPa
σb/MPa
δ5/%
σ/MPa
t/h
δ5/%
不小于
冷軋薄板
冷軋帶材
冷拔管材
棒材
環(huán)形件
精鑄件②
310
310
310
275
275
200
725
760②
690
690
690
380
35
30①
25
30
30
10
110
-
-
105
105
-
24
-
-
24
24
-
8.0
-
-
10.0
10.0
-
彎曲180°
彎曲180°
液壓、擴口
HBS≤241
HBS≤241
HBS≤96
① δ<0.25mm的帶材的室溫抗拉強度σb≥725MPa,δ5≥25%。
② 精鑄件鑄態(tài)815℃的σb≥240MPa,δ5≥12%。經(jīng)800℃，50h，空冷處理后HRC≤24。
四、HastelloyX 組織結(jié)構(gòu)
4.1 HastelloyX相變溫度
4.2 HastelloyX時間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線
4.3 HastelloyX合金組織結(jié)構(gòu)
4.3.1 該合金在固溶狀態(tài)的組織為奧氏體基體，還有少量的TiN和M6C型碳化物。經(jīng)700～900℃長期時效后主要析出相為M12C和M3B2，同時也伴有微量μ相和L相。經(jīng)700℃，200h時效后出現(xiàn)少量σ相，但在800℃時效后σ相不存在，而析出微量M23C6，有時出現(xiàn)微量L相。因此合金在長期時效后呈現(xiàn)一定程度的時效硬化現(xiàn)象，使塑性下降，高溫強度也有所減低。
4.3.2 冷軋薄板技術(shù)標準規(guī)定，供應(yīng)狀態(tài)冷軋薄板的晶粒度應(yīng)在4～8級范圍內(nèi)。
五、 HastelloyX 工藝性能與要求
5.1 HastelloyX成形性能 合金具有良好的冷、熱加工成形性能。鍛造加熱溫度1170℃±10℃，終鍛溫度不低于950℃；板坯熱軋加熱溫度1150℃±10℃，終軋溫度不低于850℃；環(huán)形件熱軋加熱溫度1170℃±10℃。
合金的高溫拉伸塑性圖見圖5-1。高溫鐓粗試樣經(jīng)1180℃，45min固溶處理后的再結(jié)晶曲線見圖5-2。
5.2 HastelloyX焊接性能 該合金具有良好的焊接工藝性能，可采用氬弧焊、縫焊和點焊等方法進行焊接。氬弧焊時推薦采用HHastelloyX或HGH3113焊絲。
5.2.1 HastelloyX手工氬弧焊對接規(guī)范見表5-1。
表5-1[5]
被焊材料
厚度/mm
焊前狀態(tài)
焊絲
接頭形式
焊接電流/A
氬氣流量/(L/min)
鎢極直徑/mm
電源及極性
牌號
直徑/mm
HastelloyX＋HastelloyX
1.0＋1.0
供應(yīng)狀態(tài)或固溶狀態(tài)
HHastelloyX
HGH3113
1.2～1.6
對接
40～60
10～13
1.6～2.0
直流正極性
1.5＋1.5
HHastelloyX
HGH3113
1.2～1.6
50～70
12～15
1.8～2.2
5.2.2 HastelloyX自動鎢極脈沖氬弧焊對接規(guī)范見表5-2。
表5-2
厚度/mm
焊前狀態(tài)
焊絲
弧壓/V
脈沖電流/A
維弧電流/A
脈沖幅比
脈沖寬比
脈沖頻率
焊接速度/(m/min)
送絲速度/(m/min)
牌號
直徑/mm
1.0
1.2
1.5
固溶
-
HGH-1
HGH-1
-
1.0
1.0
8.5
8.5
9.0
60
65
100
20
22
28
3
3
3.5
2
2
2
3
3
3
0.25
0.2
0.23
-
0.20
0.25
5.2.3 HastelloyX縫焊規(guī)范見表5-3。
表5-3[5]
被焊材料
厚度/mm
焊前狀態(tài)
滾盤寬度/mm
焊接時間/s
休止時間/s
焊接速度/(m/min)
電極壓力/kN
上
下
HastelloyX＋HastelloyX
1.0＋1.0
固溶或供應(yīng)狀態(tài)
5.5
7.0
0.14～0.18
0.14～0.22
0.34～0.40
0.25
1.5＋1.5
5.5
7.0
0.16～0.20
0.14～0.22
0.22～0.34
0.25
5.2.4 HastelloyX點焊規(guī)范見表5-4。
表5-4[5]
被焊材料
厚度/mm
焊前狀態(tài)
電極直徑/mm
焊接時間/s
電極壓力/kN
單點抗剪強度/MPa
正拉強度/MPa
上
下
HastelloyX＋HastelloyX
1.0＋1.0
固溶或供應(yīng)狀態(tài)
6
7
0.16～0.24
0.1～0.2
≥9.35
≥6.36
1.5＋1.5
6
7
0.20～0.36
0.2～0.3
≥12.30
≥10.60
5.2.5 HastelloyX焊接接頭的力學(xué)性能見表5-5。
表5-5[6]
焊接方法
厚度/mm
焊前狀態(tài)
焊后處理
焊絲牌號
θ/℃
接頭強度
持久性能
σb/MPa
強度系數(shù)/%
σ/MPa
t/h
氬弧焊
1.5
供應(yīng)狀態(tài)
未處理
HHastelloyX
20
650
815
800
586
337
100
100
100
-
294
110
-
217.6
46.4
脈沖氬弧焊
1.0
供應(yīng)狀態(tài)
未處理
-
20
650
842
531
100
90
-
-
-
-
1.5
供應(yīng)狀態(tài)
未處理
HSG-1
20
650
826
581
100
98
-
294
-
296.5
縫焊
1.5
供應(yīng)狀態(tài)
未處理
-
20
650
815
763
514
325
96
91
100
-
294
110
-
214.2
48.6
5.3 HastelloyX零件熱處理工藝 板材制件固溶處理：1150℃±10℃，2～15min，快速空冷。焊接件或火焰筒處理：980℃±10℃，60min，空冷。機加工后除應(yīng)力處理：870℃±10℃，30～60min，空冷。零件穩(wěn)定尺寸處理：760℃±10℃，2h，空冷。
隆繼常見Hastelloy X材料：
Hastelloy X◆耐蝕合金：NS336、NS312、NS113、NS131、NS141、NS142 等現(xiàn)貨；
Hastelloy X◆蒙乃爾合金：Monel-30C、Monel400、MonelK 500、No4400等現(xiàn)貨；
Hastelloy X◆精密軟磁合金：4J32、4J36、4J33、4J42、4J47、4J50、4J34等現(xiàn)貨；
Hastelloy X◆膨脹系數(shù)合金：1J36、1J46、1J30、1J31、1J32、1J33、1J38等現(xiàn)貨；
Hastelloy X◆單晶高溫合金：DD402、DD403、DD3、DD404、DD4、DD406、DD6等現(xiàn)貨；
Hastelloy X◆焊接用高溫合金絲：HGH1035、HGH35、HGH1040、HGH40、HGH1068等現(xiàn)貨；
Hastelloy X◆英國高溫合金：N75、N80A、N90、N105、N115、N118、N901、N263等現(xiàn)貨；
Hastelloy X◆金屬間化合物高溫合金：JG1101、TAC-2、TAC-2M、JG1201、TAC-3A等現(xiàn)貨；
Hastelloy X◆鎳為主要元數(shù)合金：GH600、GH625、GH3030、GH3039、GH3044、GH128等現(xiàn)貨；
Hastelloy X◆哈氏合金C-22、C22、C-59、B-3、C-2000、C-276、No6022、2.4602等現(xiàn)貨；
Hastelloy X◆純鎳系列：Nickel 200、Nickel 201、No2201、Nickel 200、No2200等現(xiàn)貨；
Hastelloy X◆鈷為主要元數(shù)合金: GH5188、GH188、GH5605、GH605、GH5941、GH941等現(xiàn)貨；
Hastelloy X◆定向凝固柱晶高溫合號：DZ404、DZ405、DZ5、DZ417G、DZ17G等現(xiàn)貨；
Hastelloy X◆銅鎳合金系列：C70600、90Cu-10Ni、B10、C71500、70Cu-30Ni、B30等現(xiàn)貨；
Hastelloy X◆鑄造高溫合金鋼：K211、K11、K213、k13、K214、k14、K401、K402等現(xiàn)貨；
Hastelloy X◆等軸晶鑄造高溫合金：K408、k8、K409、k9、K412、k12、K417、k17等現(xiàn)貨
Hastelloy X◆進口純鈦及鈦合金：Gr.1、Gr.2、鈦焊管、等現(xiàn)貨；
Hastelloy X◆尿素鋼：316Lmod、25-22-2（18-14-3，724L）等現(xiàn)貨；
Hastelloy X◆高溫合金高電阻電熱合金鋼：N40、Ni35、Ni80等現(xiàn)貨；
Hastelloy X◆耐熱不銹鋼：253MA，310S，317L，316L以及配套焊材等現(xiàn)貨。
Hastelloy X◆粉末冶金高溫合金：FGH4095、FGH95、FGH4096、FGH96等現(xiàn)貨；
Hastelloy X◆德國高溫合金：2.4603、2.4605、X50CoCrNi2020、2.4606等現(xiàn)貨；?
Hastelloy X◆彌散強化高溫合金：MGH2756、MGH2757、MGH4754、MGH754等現(xiàn)貨;
